不同齿轮传动型游梁式抽油机的节能分析

分析了两种不同齿轮传动型（常规圆齿轮传动型和非圆齿轮传动型）游梁式抽油机的节能工作原理,认为采用非圆齿轮传动能提高游梁式抽油机效率。按照抽油机特殊运动规律,将常规游梁式抽油机减速箱中的圆齿轮传动改为非圆齿轮传动。可以形成新型节能抽油机。以CYJ10-4．2-53HB型游梁式抽油机为例,通过分析与计算,表明采用非圆齿轮传动可节能14％。     

变曲柄转速游梁式抽油机结构设想

设想了一种以非圆齿轮副作为游梁式抽油机减速器最后一级传动副的变曲柄转速抽油机的结构。利用非圆齿轮副的变传动比特性，达到在不减少冲次的前提下降低游梁式抽油机最大输入扭矩的目的。计算结果表明：这种变曲柄转速游梁式抽油机与同型号、同冲次非变曲柄转速游梁式抽油机相比，在同样工况条件下，其最大输入扭矩可降低２０％以上。     

游梁式抽油机传动方式优化分析

文章以机械采油虚拟试验系统为计算平台,通过对不同型号抽油机分别采用圆柱齿轮、偏心齿轮和非圆齿轮传动进行交叉仿真计算,并对各种情况下的悬点速度、加速度、减速箱曲柄扭矩和电动机峰值功率进行了统计分析。可以看出,非圆齿轮传动应用于游梁平衡抽油机减速箱,能够获得较好的传动性能和节能效果,值得借鉴应用。     

直线电机抽油机

油田机械采油设备一直是油田的主要耗能设备。常规游梁式抽油机多采用四连杆机构进行传动，这种结构特点导致减速箱曲柄轴扭矩的不平稳性，造成电机的峰值功率远大于其平均功率。近年来出现了不少节能型抽油机，但由于结构上仍采用四连杆机构传动，抽油机的装机功率仍远高于其平均实耗功率，电机的功率利用率较低，节能效果有限。直线电机驱动抽油机取消了四连杆机构、带传动及减速箱（减速箱、曲柄销及带传动等部件是游梁式抽油机的易损件及故障多发部件），使主体结构更趋于简单，提高了抽油机的运行效率。     

新型节能抽油机技术推广应用

为降低大机型高产液井的机采井能耗,研究试验WCYJW14-8-11.5节能抽油机.WCYJW14-8-11.5节能抽油机取消了常规游梁式抽油机的游梁、曲柄和减速箱等装置,传动效率得到大幅地提高.与常规14型抽油机对比,该抽油机大幅度地降低了装机功率,平均有功节电率达到36.66％,综合节电率37.13％,同时系统效率提高12个百分点.WCYJW14-8-11.5节能抽油机为今后高产液井的节能技术措施提供了可靠的依据.     

常规游梁式抽油机的节能改造技术

本文对常规游梁式抽油机的节能改造技术进行研究,针对常规游梁式抽油机的耗能进行分析,从而找到游梁式抽油机的平衡原理,实现对抽油机的节能改造。     

永磁复合电动机直驱游梁式抽油机节能技术的试验应用

游梁式抽油机是目前最主要的采油设备,具有性能可靠、结构简单、操作维修方便等特点,但在实际运行中因为需要更换调节皮带盘根、对轴承减速箱进行保养等,工作量较大;另外,电动机启动转矩大,而运行时平均负荷率不到30％,电动机长期低效运行.永磁复合电动机直驱游梁式抽油机技术减少了原动机、皮带、减速齿轮箱三个旋转驱动环节,提高了传动效率,降低了维护成本;同时,永磁复合电动机具有在低负载条件下高效运行的特点,可以有效解决游梁式抽油机的缺陷.经过标准井测试,有功节电率在10％以上,是普通游梁式抽油机节能改造的一个可选方案.     

前置型双驴头游梁式节能抽油机设计

针对我国油田开采的现状和抽油机的使用状况，提出了前置型双驴头游梁式抽油机(以下简称双驴头抽油机)的设计方案，对双驴头抽油机的几何计算和运动分析进行了推导。以14型5m抽油机为例，对常规型和双驴头游梁式抽油机的性能参数进行了计算和分析对比。结果表明，双驴头游梁式抽油机结构紧凑、体积小、重量轻，且动力性、平衡率高、能耗低，比常规型游梁式抽油机节能25％以上。     

净扭矩呈小波动形态的新型抽油机动力学研究

针对常规游梁式抽油机电动机输入功率过高导致抽油机效率低、能耗过高的问题,研制了一种基于摇块机构的游梁变矩式抽油机。该抽油机传动机构在附加平衡载荷条件下,其曲柄轴净扭矩表现出了非常小的波动形态,电动机效率被提高,从而使抽油机的能耗大大降低。对该新型抽油机传动机构的运动和动力学分析结果表明,新型游梁变矩式抽油机较常规抽油机最大净扭矩大幅降低,最小净扭矩明显提高;其载荷波动系数CLF值趋近于1.0;均方根扭矩值较小,表现了较好的节能效果和很好的长冲程运动和动力性能。     

游梁式抽油机节能技术在河南油田的应用分析

目前应用于油田游梁式抽油机的节能技术有：游梁曲柄复合平衡改造、超越离合器动态平衡技术、游梁式抽油机二次减速、永磁同步电机技术、变频调速技术、配备低速电动机等。经对各方法在应用现场的适用性研究分析后认为,针对不同工况的游梁式抽油机都有较好的方法与之相适用。对一些系统效率较低的油井,运用游梁式抽油机的节能技术是降低采油成本、提高油田开发效益的一条重要途径。     

变矩式曲柄连杆无游染抽油机设计

在游梁式抽油机的基础上，将摇杆改成变径天车轮，连杆改成柔性传动件，设计了变矩式曲柄连杆无游梁抽油机，计算结果表明，这种无游梁抽油机动力性能明显优于游梁式抽油机，具有良好的节能效果，且兼有游梁式抽油机结构简单、工作可靠、维护方便等优点。     

YCYJ10—3—37HB摇杆游梁式抽油机

采用与现有节能游梁式抽油机完全不同的工作原理 ,研制成YCYJ10— 3— 37HB摇杆游梁式抽油机 ,其悬点最大载荷 10 0kN ;冲程 3,2 5 ,2 1m ;冲次 4 ,5 5 ,7min- 1;减速器扭矩 37kN·m ;电动机功率 2 2kW。设计时改变游梁尾部结构 ,增设摇杆和从动连杆 ,将原来游梁尾部的圆周运动改变为抛物线运动 ,从而改变抽油机工作时的受力状态 ,分散峰值扭矩 ,达到减小扭矩最大峰值和抽油机各部件受力之目的。经测试 ,摇杆游梁式抽油机的示功图面积比常规游梁式抽油机的小 ,节能 30 % ,悬点速度和加速度均降低 ,运动更平稳 ,综合性能更好。     

弯游梁抽油机

根据游梁变矩原理,在传统游梁式抽油机的基础上大胆创新,研制开发新一代高效节能的游梁式抽油机——弯游梁抽油机。该机通过改变游梁形状和平衡位置,有效降低了减速器输出轴的峰值扭矩,兼具双驴头游梁式抽油机平衡好又节能的特点,与常规游梁式抽油机相比可节电15%～30%,并保持了常规机结构简单、皮实、可靠、操作、维修方便的优势,适合各种工况的原油开采。目前,弯游梁抽油机已系列化研发、规模化生产,已累计生产销售约8000台,广泛应用于国内各大油田及加拿大、美国、埃及、哈萨克斯坦等国外市场,深受用户好评,适于各大油田大规模推广应用。     

游梁式抽油机与辅助连杆综合增程的方法

采用平面连杆系统的综合方法将常规游梁式抽油机与辅助连杆综合,构成多种增程式游梁式抽油机的设计方案及相应的平面连杆系统,用以增加常规游梁式抽油机的冲程。针对各个设计方案,进行受力分析和冲程计算,推导出抽油杆增程系数和连杆驱动力增力系数计算式。分析结果表明,采用该方法在保留常规游梁式抽油机的优点和保持其结构及尺寸基本不变的前提下,可有效地增加游梁式抽油机的冲程     

异形游梁式抽油机的动力及节能分析

异形游架式抽油机是以常规抽油机为基础模式而研制出的新机型,它采用变径圆弧状的游梁后臂,游梁与横梁之间采用柔性件连接结构,在主要结构上具有常规游梁式抽油机简单、牢靠、耐用等特点,在性能上易于实现长冲程,并且具有突出的节能特点。     

带副四杆机构的联动平衡游梁式抽油机

带副四杆机构的联动平衡游梁式抽油机是在常规偏置型游梁式抽油机的基础上研制而成的一种新型抽油机。其结构特点是:在游梁和支架上加装副连杆和副游梁,改变其平衡方式,变曲柄平衡为随游梁位置变化而变化的平衡扭矩游梁平衡,从而使新型机既具有常规游梁式抽油机可靠耐用的优点,又有良好的节能效果。与相近井况的偏置型游梁式抽油机对比,测算近500台新型机平均节电率为18.3%,自2001年投产至今,连杆、曲柄销及平衡装置未发生故障,是一种值得大力推广的机型。     

弯游梁抽油机

常规游梁式抽油机是出现最早、应用最广的机械采油设备,受其结构限制,平衡效果不佳、能耗大、冲程短、泵效低。近年来对节能、深抽等方面的要求日益迫切,常规游梁式抽油机已不能适应油田生产的需要。为此根据游梁变矩原理,开发了系列弯游梁抽油机。通过改变游梁形状和平衡位置,有效降低了减速器输出轴的峰值扭矩,可节电15%~30%。该种新型节能采油设备兼具双驴头游梁式抽油机平衡好、节能的特点,同时保持了常规游梁式抽油机结构简单、皮实可靠、操作、维修方便的优势,适合各种工况的原油开采,综合性能较好。     

天平式游梁抽油机的研制与现场试验

针对常规游梁式抽油机耗能大、噪声大、耗材多等问题,引入机电一体化智能自动控制技术,对常规游梁式抽油机进行本质性的改造后,成功研制了天平式游梁抽油机。该机采用底座连接支架作为支撑,支承轴连接游梁及前后驴头,通过永磁同步电动机实现正、反换向,通过两端固定在前、后驴头的驱动实现抽油机的运转。现场试验结果表明,在产液量相当的情况下,天平式游梁抽油机电动机功率比常规抽油机降低22kW,运行噪声降低25dB,试验井原来日耗电量为240kW.h左右,现在日耗电量仅为40kW.h,节能效果十分明显。     

抽油机用液力偶合器的试验研究

采用液力偶合器传动箱动力机组,将调速电动机、偶合器及齿轮减速箱组合为一个动力单元可降低游梁式抽油机的系统能耗。在分析抽油机液力偶合传动原理的基础上,指出液力偶合传动装置采用双速电动机作为动力机,取消了胶带传动,偶合器使电动机的峰值电压降低,可降低冲击载荷30%~40%,同时对抽油机液力偶合传动装置进行了6口井的现场应用。应用结果表明:抽油机液力偶合传动使电动机功率由37 k W降至30 k W,平均日耗电由234 k W·h降至191 k W·h,节电率达18.37%。所得结论对老油田抽油机节能改造具有参考价值。     

变矩式曲柄连杆无游梁抽油机设计

在游梁式抽油机的基础上，将摇杆改成变径天车轮，连杆改成柔性传动件，设计了变矩式曲柄连杆无游梁抽油机计算结果表明，这种无游梁抽油机动力性能明显优于游架式抽油机，具有良好的节能效果，且兼有游梁式抽油机结构简单、工作可靠、维护方便等优点。